technical explanations

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1 BINDER W= F(s)ds s2 W 1Ω =1 A 2 L= R 1V = 1A Ω s 1 kec group U= R P W 1V =1 A kgm 1N =1 s 2 1kp = 9,81N P= R P U = I = R R U 2 1W = 1V A V 1Ω =1 A 1 1Hz = s technische erläuterungen erläuterungen power of partnership and magnetism Vs 1H = 1 A control power line high power line atex line classic line elevator line oscillating line U 2 R= P Nm 1W =1 s U=R I technical explanations

2 wir über uns Die KENDRION ELECTROMAGNETIC COMPONENTS Group (KEC Group) versteht sich als Center of Excellence im Bereich des Elektromagnetismus. Als führender Hersteller elektromagnetischer Komponenten in Europa entwickelt und fertigt die aus den Traditionsfirmen Binder, Thoma und Neue Hahn entstandene KENDRION MAGNETTECHNIK GmbH ein breites Produktspektrum an Elektromagneten in verschiedensten Variationen und Ausführungen für zahlreiche technische Anwendungen. Dabei liegt der Schwerpunkt in der Projektarbeit. Darunter verstehen wir bei KENDRION MAGNETTECHNIK die gemeinsame Entwicklung von Geräten in Zusammenarbeit mit unseren Kunden, unter Berücksichtigung von besonderen Umgebungsbedingungen, speziellen Anforderungen und hoher Wirtschaftlichkeit. Ziel ist die marktgerechte Bereitstellung von Kosten/Nutzen-optimierten Geräten, um die Wettbewerbsfähigkeit unserer Kunden zu sichern. Die langjährige Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von Elektromagneten, sowie die Qualifikation und das Engagement der Mitarbeiter ermöglichen es, die Anforderungen des Marktes zu erkennen und in Zusammenarbeit mit den Kunden in hochwertige Produkte umzusetzen. Kundenorientiert schafft KENDRION MAGNETTECHNIK in allen Unternehmensbereichen Lösungen, die den Kunden größtmöglichen Nutzen bieten und damit ihre Position in ihren Märkten wesentlich stärken. Kundenorientierte Marktbearbeitung Innovative Produktentwicklung Schlanke, flexible Logistik Hoher Qualitätsstandard Marktgerechte Preise und die Kraft des Magnetismus sichern den Erfolg von KENDRION MAGNETTECHNIK. kendrion magnettechnik alles -- aus einer hand 2

3 inhaltsübersicht Erklärungen und Definitionen Kraft, Hub und Hubarbeit Kraft Hub Kennlinie F=f(s) Hubarbeit Spannung, Strom, Leistung Spannung Strom Leistung Einschaltdauer, Spieldauer, Spielfolge, relative Einschaltdauer (% ED) Einschaltdauer Relative Einschaltdauer Stromlose Pause Spieldauer Spielfolge Beispiele zur Berechnung der relativen Einschaltdauer Schalthäufigkeit Anzugs- und Abfallzeit, Nennbetriebsarten, Temperaturbegriffe, Isolierstoffklassen Anzugs- und Abfallzeit Nennbetriebsarten Temperaturbegriffe Isolierstoffklassen Elektrischer Anschluss Spannungs- und Stromangaben Gleichrichter Elektrische Schaltung Schutzmaßnahmen gegen Abschalt-Spannungsspitzen Maßnahmen zur Verkürzung der Anzugszeit Schnellerregung und Übererregung zur Verkürzung der Anzugszeit Übererregung zur Haltekrafterhöhung Sparschaltung zur Reduzierung der Leistungsaufnahme Eingangsleistung und Umgebungstemperatur Schaltvorgänge bei Betätigungsmagneten für Gleichstrom SI-Einheit und Formelzeichen Prüfung der Betätigungsmagnete Elektromagnetische Zeitkonstante und Induktivitäten Normale Betriebsbedingungen Lebensdauer Hinweise für Gleich- und Wechselstrom-Hubmagnete Bestellangaben Beschaltungsempfehlungen Schutzarten Technische Erläuterungen (Permanent-Elektro-Haftmagnete,Elektro-Haftmagnete und Verriegelungsmagnete) Technische Erläuterungen (Wurfvibratoren, Bogenvibratoren und Schwingmagnete) Technische Erläuterungen (Wechselstrom- Betätigungsmagnete und Drehstrom- Betätigungsmagnete) Gebräuchliche Formelzeichen und SI-Einheiten Seite

4 erklärungen + definitionen 1. Erklärung und Definition zu den in den Geräteblättern verwendeten Magneten Betätigungsmagnet Ein Hubmagnet mit einem Anker, der eine begrenzte Längsbewegung oder um einen Drehpunkt eine begrenzte Drehbewegung (Klappanker) ausführt. Ein Drehmagnet mit einem Anker, der eine Drehbewegung mit begrenztem Drehwinkel ausführt. Einfachhubmagnet (Längsbewegung) Ein Gerät, bei dem die Hubbewegung von der Hubanfangslage in die Hubendlage durch elektromagnetische Kraftwirkung und bei dem die Rückstellung durch äußere Kräfte erfolgt. Der Richtung der Kraftabgabe des Ankers entsprechend, wird unterschieden zwischen ziehender und drückender Ausführung. ziehende und ziehende drückende drückende Ausführung Ausführung Ausführung Umkehrhubmagnet, ohne Nullstellung (Längsbewegung) Ein Gerät, das nach dem Prinzip des Einfachhubmagneten arbeitet. Die Hubbewegung erfolgt je nach Erregung von einer Hubendlage in die andere oder umgekehrt. Dabei ist die Hubendlage in der einen Richtung gleichzeitig die Hubanfangslage in der entgegengesetzten Richtung. Einfachhub-Spreizmagnet Ein Einfachhubmagnet, welcher durch seinen Aufbau und seine technischen Daten vornehmlich zum Lüften von Backen- bzw. Trommelbremsen verwendet wird. Einfachhub-Doppelspreizmagnet Ein aus zwei Einfachhubspreizmagneten bestehender Hubmagnet, welcher sich besonders für den Einsatz in Aufzugs- und Fahrtreppenantrieben und bei Industriebremsen zum Lüften von Backen- bzw. Trommelbremsen eigenet. Impulshubmagnet Ein Gerät, bei dem durch die elektromagnetische Kraftwirkung die Hubbewegung des Ankers von der Hubanfangslage in die Hubendlage erfolgt, in der der Anker bei ausgeschaltetem Strom durch einen eingebauten Permanentmagneten gehalten wird. Steuermagnet Hubmagnete, die durch ihren Aufbau und ihre technischen Daten vornehmlich zum Betätigen von Ventilen in der hydraulischen Steuerungs- bzw. Regelungstechnik verwendet werden. Ventilmagnet Ein Hubmagnet, der durch seinen Aufbau und seine technischen Daten vornehmlich zum Betätigen von Ventilen in der pneumatischen und hydraulischen Steuerungstechnik verwendet wird. Drehmagnet (Drehbewegung) Ein Gerät, bei dem die Drehbewegung von der Anfangslage in die Endlage begrenzt ist und durch die elektromagnetische Kraftwirkung erfolgt und bei dem die Rückstellung durch eine interne oder extern eingebrachte Kraft erfolgt. Haltekraft Bei Gleichstrom-Betätigungsmagneten die Magnetkraft in der Hubendlage. Bei Wechselstrommagneten der Mittelwert der periodisch mit dem Wechselstrom schwankenden Magnetkraft in Hubendlage. Klebekraft Ist die nach dem Abschalten verbleibende Haltekraft. Diese Resthaltekraft ist auf die im Magneteisen verbleibende Remanenz zurückzuführen. Zur Verminderung dieser Erscheinung werden bei Hubmagneten Klebescheiben vorgesehen, d. h. in der Hubendlage wird absichtlich ein Luftspalt erzeugt. Rückstellkraft Die nach dem Ausschalten zur Rückführung des Ankers in die Hubanfangslage erforderliche Kraft. (Bei Drehmagneten entspricht der Kraft das Drehmoment.) Magnetkraft F M Diese Kraft ist die ausnutzbare, um die Reibung verminderte mechanische Kraft, die in Hubrichtung erzeugt wird. Sie wird in den Geräteblättern und auf den Typenschildern angegeben. Die Magnetkraft wird bei 90% Nennspannung und maximaler Erwärmung sicher erreicht. Bei Nennspannung erhöhen sich die Listenwerte um 20%. Hubkraft F hub Die Magnetkraft, die unter Berücksichtigung der zugehörigen Komponente des Ankergewichts nach außen wirkt. Bei waagerechtem Einbau z. B. ist die Hubkraft gleich der Magnetkraft. 4

5 2. Kraft - Hub - Hubarbeit 2.1 Kraft F M = Magnetkraft = F F - F GLR F F = Kraft, die das magnetische Feld auf den Anker ausübt F GLR = Gleitreibungskraft F Hub = Hubkraft F G = Gewichtskraft = m A g m A = Ankermasse g = 9,81 m 2 s f F Hub = F M - F G F GLR = f F G = Reibungskoeffizient von unten nach oben ziehend oder drückend F Hub = F M F GLR = f F G bei waagrechter Arbeitsweise F H = Hangabtriebskraft = F G sin F N = Normalkraft = F G cos von schräg unten nach oben ziehend oder drückend in Ruhe F M = F H in Bewegung F Hub = F M - F H F GLR = f F N F H F M 2.2 Hub Magnethub s Der vom Anker zwischen Hubanfangslage und Hubendlage zurückgelegte Weg. Hubanfangslage s 1 Die Lage des Ankers vor Beginn der Hubbewegung bzw. nach Beendigung der Rückstellung. F G F N 2.3 Magnetkraft-Hub-Kennlinie Die grafische Darstellung der Magnetkraft in Abhängigkeit vom Magnethub. Man unterscheidet drei charakteristische Kennlinien in Richtung zu Hubendlage (Bild 1) Bild 1 Magnetkraft-Hub-Kennlinie a = fallende Kennlinie b = waagerechte Kennlinie c = ansteigende Kennlinie s = Magnethub = Magnetkraft F M 2.4 Hubarbeit Das Integral der Magnetkraft F M über dem Magnethub s. s 1 W= F(s)ds s 2 Die Hubarbeit setzt sich zusammen aus einem potenziellen Hubarbeitsanteil W 1 und einem kinetischen Hubarbeitsanteil W 2 (Bild2). ds von oben nach unten ziehend oder drückend F Hub = F M + F G F GLR = f F G Hubendlage s 2 Die im Magnet konstruktiv festgelegte Stellung des Ankers nach Beendigung der Hubbewegung. Bild 2 Hubarbeit bei proportional veränderlicher Gegenkraft (z. B. Feder) F M = Magnetkraft s = Magnethub s 1 = Hubanfangslage s 2 = Hubendlage W 1 = statischer Hubarbeitsanteil = dynamischer Hubarbeitsanteil W 2 Analog ergibt sich beim Drehmagnet die Hubarbeit W als Integral des Drehmoments M über dem Drehwinkel. 1 W= M( )d 2 5

6 3. Spannung, Strom, Leistung 3.1 Nennspannung Die Nennspannung, mit der Geräte meistens lagermäßig geführt werden. Die Nennspannung (U N ) eines Hubmagneten ist die Spannung, für die er ausgelegt ist. Den in den Geräteblättern angegebenen Werten liegt eine Nennspannung von 24 V zugrunde. Bei anderen Nennspannungen können durch unterschiedliche Anzahl der Windungen in den Erregerwicklungen Abweichungen von den angegebenen Magnetkräften auftreten. Die dauernd zulässige Spannungsänderung an Gleichstrom-Hubmagneten beträgt +10% bis 10% der Nennspannung. Die Nennspannung (U N ) ist die in den Geräteblättern angegebene Betriebsspannung. Es gelten die Richtlinien nach VDE 0175 und Vorzugsspannungen für Gleichstrom-Hubmagnete sind 12, 24, 48, 60, 110, 180 und 220 V. Die in den Geräteblättern gemachten Angaben über Magnetkraft und Leistungsaufnahme gelten im allgemeinen für die Spannung 24 V DC. Bei abweichenden Betriebsspannungen können sich aufgrund des sich ändernden Kupferfüllfaktors Abweichungen von den Tabellenwerten ergeben. Als Spannungstoleranz, bei der weder der Magnet zu warm noch die im Katalog angegebene Magnetkraft unterschritten wird, sind +10% bis 10% der Nennspannung zugelassen. 3.2 Nennstrom I N Bei Geräten mit Spannungswicklung bezieht er sich auf Nennspannung und 20 C Wicklungstemperatur und gegebenenfalls auf die Nennfrequenz. Sofern nichts besonderes angegeben ist, wird bei Wechselstrommagneten als Nennstrom der Nennhaltestrom I HS angegeben. Für Drehstrommagnete ergibt er sich zu P HP IHS = U 3 Bei Geräten mit Stromwicklung ist der Nennstrom der vom Hersteller angegebene Wert. Anzugsstrom I AS Bei Wechselstromgeräten der Strom, der sich bei Erregung einstellt, wenn der Anker in der Hubanfangslage festgehalten wird und der Ausgleichsvorgang abgeklungen ist. Haltestrom I HS Bei Wechselstromgeräten der Strom, der sich bei Erregung einstellt, wenn sich der Anker in Hubendlage befindet und der Ausgleichsvorgang abgeklungen ist. 3.3 Nennleistung P N (Nenneingangsleistung) Die vom Hersteller angegebene Leistungsaufnahme bei Nennstrom. Nennleistung P N Die Nennleistung ist die Leistung, die sich aus dem Produkt der Nennspannung (U N ) und des Nennstroms (I N ) bei einer Spulentemperatur von 20 C ergibt. Die Nennleistung ist in den Geräteblättern angegeben. Der Nennstrom kann gegebenenfalls nach folgender Formel berechnet werden: P N I N = UN Anzugsleistung P AP (Eingangsleistung beim Anzug) Bei Wechselstrommagneten die Scheinleistung, die sich nach Abklingen des Ausgleichsvorganges einstellt, wenn der Anker in Hubanfangslage festgehalten wird. Für Drehstrommagnete ergibt sich die Anzugsleistung P AP. P AP = 3 U I AS Halteleistung P HP (Eingangsleistung beim Halten) Bei Wechselstromgeräten die Scheinleistung, die sich nach Abklingen des Ausgleichsvorganges einstellt, wenn sich der Anker in der Hubendlage befindet. Für Drehstrommagneten ergibt sich die Halteleistung P HP. P HP = 3 U I HS 4. Einschaltdauer, Spieldauer, Spielfolge, relative Einschaltdauer (% ED) 4.1 Einschaltdauer Einschaltdauer ist die Zeit, die zwischen dem Einschalten und dem Ausschalten des Erregerstromes liegt. 4.2 Relative Einschaltdauer (% ED) Relative Einschaltdauer (% ED) ist das prozentuale Verhältnis der Einschaltdauer zur Spieldauer. Sie errechnet sich nach folgender Formel: Einschaltdauer % ED =. 100 Spieldauer Für die Berechnung der relativen Einschaltdauer wird im allgemeinen der Vorzugswert der Spieldauer nach DIN VDE 0580 Punkt 3.2.2, von 5 Minuten zugrunde gelegt. Bei unregelmäßiger Größe der Spieldauer wird die relative Einschaltdauer aus dem Verhältnis der Summe der Einschaltzeiten zur Summe der Spieldauer über eine längere Betriebsperiode bestimmt. Für die nach DIN VDE 0580 Punkt geltenden Vorzugswerte der relativen Einschaltdauer ergeben sich bei einer Spieldauer von 5 Minuten die folgenden Maximalwerte der Einschaltdauer: 100% ED beliebig 60% ED max. 180 s 40% ED max. 120 s 25% ED max. 75 s 15% ED max. 45 s 5% ED max. 15 s Tab. 1 Die Maximalwerte der Einschaltdauer dürfen nicht überschritten werden. Wurde die relative Einschaltdauer ermittelt und ist ein Wert der Einschaltdauer vorhanden, der den zulässigen Höchstwert nach DIN VDE überschreitet, ist diejenige höhere %-ED zu wählen, in deren Bereich sich die Einschaltdauer einfügt. Bei Betätigungsmagneten für Gleichstrom ist je nach Einschaltdauer, entsprechend der höheren zulässigen Eingangsleistung eine Erhöhung der Hubarbeit zulässig (Bild 3). 6

7 Bild 3 Hubarbeit W in Abhängikeit von der relativen ED bei Betätigungsmagneten für Gleichstrom. Vorzugswerte der relativen ED nach DIN VDE 0580 Punkt Stromlose Pause Als Stromlose Pause wird die Zeit bezeichnet, die zwischen dem Ausschalten und Wiedereinschalten des Erregerstromes liegt. 4.4 Spieldauer Die Spieldauer ist die Summe aus Einschaltdauer und stromloser Pause. Für Gleichstrom-Hubmagnete beträgt die Spieldauer max. 5 Minuten = 300s. Dies entspricht 12 Schaltungen/h. Die Mindestspieldauer ist durch die Anzugs- und Abfallzeiten in Verbindung mit der relativen Einschaltdauer begrenzt. Es ergeben sich bei einer Spieldauer von 300s für die Einschaltdauer Höchstwerte, die nicht überschritten werden dürfen (Tab. 1). Sofern die zulässige Einschaltdauer überschritten wird, ist ein Magnet der nächsthöheren relativen Einschaltdauer zu wählen. Wird die Einschaltdauer von 180s überschritten, so ist der Magnet für 100% ED (Dauereinschaltung) auszulegen oder in Sonderfällen der sich aus dem Ein-Aus-Verhältnis errechneten Einschaltdauer durch entsprechende Auslegung der Magnetspule anzupassen. Bei unregelmäßiger Größe der Spieldauer wird die relative Einschaltdauer aus dem Verhältnis der Summe der Einschaltzeiten zur Summe der Spieldauer über eine längere Betriebsperiode bestimmt. 4.5 Spielfolge Eine einmalig oder periodisch wiederkehrende Aneinanderreihung von Spieldauerwerten. 4.6 Beispiele zur Berechnung der relativen Einschaltdauer: a) gegeben: Schalthäufigkeit = 80 S/h Einschaltdauer = 10 s gesucht: relative Einschaltdauer (% ED) Lösung: Spieldauer = 3600 : 80 = 45 s % ED = : 45 = 22,2 Es muß ein Magnet mit 25% ED gewählt werden! b) gegeben: Schalthäufigkeit = 300 S/h Einschaltdauer = 5 s gesucht: relative Einschaltdauer (% ED) Lösung: Spieldauer = 3600 : 300 = 12 s % ED = : 12 = 41,7 Es muß ein Magnet mit 60% ED gewählt werden! c) gegeben: Schalthäufigkeit = 6 S/h Einschaltdauer = 6 s gesucht: relative Einschaltdauer (% ED) Lösung: Spieldauer = 3600 : 6 = 600 s % ED = : 600 = 1 Es ist ein Magnet mit 5% ED zu wählen! d) gegeben: Schalthäufigkeit = 18 S/h Einschaltdauer = 200 s Hier erübrigt sich die Berechnung der relativen Einschaltdauer, da die für 60% ED zulässige Einschaltdauer von 180 s überschritten wird (Tab.1). Somit kann nur ein Magnet für 100% ED gewählt werden! Schaltzahl (S/h) Spieldauer (s) % ED t ein t aus t ein 1,5 4,5 7, t aus 28,5 25,5 22, t ein 0,6 1,8 3,0 4,8 7,2 4.7 Schalthäufigkeit Die Schalthäufigkeit, d. h. die maximal zulässige Schaltzahl ist bei Gleichstrom-Magneten praktisch unbegrenzt. Die erreichbare Schaltzahl wird bestimmt durch die Anzugs- und Abfallzeiten und hängt mit von der Art der Belastung ab. Tab. 2 zeigt bei Einhaltung der relativen Einschaltdauer die Grenzwerte für Einschalt- und Ausschaltzeiten bei verschiedenen Schaltzahlen. Anhand der in den Datenblättern angegebenen Anzugszeiten können die max. zulässigen Schaltzahlen/h wie folgt berechnet werden: max. zul. Schalthäufigkeit (S/h) = : Mindestspieldauer (ms) Mindestspieldauer (ms) = Anzugszeit (ms) 100 : % ED Ist die Summe der in den Datenblättern angegebenen Anzugs- und Abfallzeit größer als die so errechnete Mindestspieldauer, so ist mindestens dieser neu errechnete Wert in obige Formel einzusetzen. Relative Einschaltdauer (% ED) zul. max. Einschaltdauer (s) beliebig t aus 11, t ein 0,3 10,2 0,9 9,0 1,5 7,2 2,4 4,8 3,6 beliebig t aus 5,7 5,1 4,5 3,6 2, t ein 0,15 0,45 0,75 1,2 1,8 t aus 2,85 2,55 2,25 1,8 1, ,2 t ein 0,06 0,18 0,3 0,48 0,72 t aus 1,14 1,02 0,9 0,72 0,48 Tab. 1 Tab. 2 7

8 Kurzzeitbetrieb (KB) Die Einschaltdauer ist so kurz, daß die Beharrungstemperatur nicht erreicht wird, die stromlosen Pausen sind so lang, daß sich der Magnet auf die Bezugstemperatur abkühlen kann. 5. Anzugs- und Abfallzeiten, Nennbetriebsarten, Temperaturbegriffe, Isolierstoffklasse 5.1 Anzugs- und Abfallzeiten Ansprechverzug (t 11 ) ist die Zeit vom Einschalten des Erregerstromes bis zum Beginn der Ankerbewegung. Hubzeit (t 12 ) ist die Zeit vom Beginn der Ankerbewegung aus der Hubanfangslage bis zum Erreichen der Hubendlage. Anzugszeit (t 1 ) ist die Summe aus Ansprechverzögerung und Hubzeit. Abfallverzug (t 21 ) (Klebezeit) ist die Zeit vom Ausschalten des Erregerstromes bis zum Beginn der Rücklaufbewegung des Ankers. Rücklaufzeit (t 22 ) ist die Zeit vom Beginn der Rücklaufbewegung des Ankers bis zum Erreichen der Hubanfangslage. Abfallzeit (t 2 ) ist die Summe aus Abfallverzug und Rücklaufzeit. Obige Figur zeigt das charakteristische Oszillogramm von Spannungsabschalt-, Stromanstiegs- und Hubverlaufskurve eines Gleichstrom-Hubmagneten. Daraus geht deutlich hervor, wie sich die Anzugs- und Abfallzeiten zusammensetzen. Die in den Datenblättern angegebenen Anzugszeiten werden sicher erreicht bei 70% Magnetkraft, betriebswarmem Magnet und bei Nennspannung. 5.2 Nennbetriebsarten Dauerbetrieb (DB) Die Einschaltdauer ist so lang, daß die Beharrungstemperatur erreicht wird. Aussetzbetrieb (AB) Die Einschaltdauer und stromlosen Pausen wechseln in regelmäßiger oder unregelmäßiger Folge ab, wobei die Pausen so kurz sind, daß sich das Gerät nicht auf die Bezugstemperatur abkühlen kann. 5.3 Temperaturbegriffe Umgebungstemperatur ( C) ist die Durchschnittstemperatur der Umgebung des Gerätes. Bezugstemperatur ( C) eines Magneten ist die Beharrungstemperatur im stromlosen Zustand bei bestimmungsgemäßer Anwendung. Sie kann in Sonderfällen von der Umgebungstemperatur abweichen, wenn z.b. der Magnet an Maschinenteile angebaut wird, die während des Betriebes eine höhere oder tiefere Temperatur haben. Wenn nicht anders angegeben, gilt die Bezugstemperatur +35 C. Übergangstemperatur ( C) ist der Unterschied zwischen der Temperatur des Gerätes oder eines Teiles davon und der Temperatur des zum gleichen Zeitpunkt wirkenden als zugehörig festgelegten Kühlmittels (bei ungekühlten Magneten die Umgebung). Grenztemperatur ( C) ist die höchste für einen Magneten oder für einen Teil davon zulässige Temperatur. Sie wird meistens durch thermische Beständigkeit der verwendeten Isolierstoffe bestimmt. Luftkühlung liegt vor, wenn die Wärmeabgabe des Magneten an die Umgebungsluft erfolgt wie z.b. bei Montage auf kleinen oder schlecht wärmeleitenden Flächen wie Holz oder Kunststoff. Kühlflächenkühlung liegt vor, wenn der Magnet in gut wärmeleitendem Kontakt mit einer Metallfläche steht und die Wärmeabgabe zu einem großen Teil über diese Fläche erfolgt. Bei dieser Betriebsweise kann der Magnet u.u. mit einer höheren Einschaltdauer bzw. bei gleicher Einschaltdauer mit einer höheren Spannung betrieben werden. Die Luftfeuchtigkeit sollte bei 35 C ca. 50% betragen. Bei geringeren Temperaturen sind höhere Luftfeuchtigkeiten zulässig. 8

9 Wärme- Grenz- Grenzüberklasse temperatur C temperatur C Y A E B F H Tab. 3 Abweichende Bezugstemperatur Unsere Magnete sind auch bei abweichenden Bezugstemperaturen einsetzbar, wenn die zulässige ED mit dem entsprechenden Umrechnungsfaktor multipliziert wird. Die bei betriebswarmer Wicklung abgegebene Hubarbeit wird dadurch nicht beeinflußt. Das Diagramm dient der Ermittlung der relativen Einschaltdauer bei abweichenden Bezugstemperaturen. Beispiel: Ein Magnet mit einer Einschaltdauer von 25% soll bei einer Beharrungstemperatur von 60 C eingesetzt werden. Mit welcher ED darf der Magnet dann noch betrieben werden? Unter Zuhilfenahme des Diagramms ergibt sich eine Betriebs-ED von nur noch: 25% ED 0,67 = 16,75% ED 5.4 Isolierstoffklassen Die Isolierstoffklassen werden nach DIN VDE 0580/ entsprechend ihrer Dauerwärmebeständigkeit in Isolierstoffklassen gemäß Tab. 3 eingeteilt. Unsere Hubmagnete werden je nach Baumuster in den Wärmeklassen E, B oder F gefertigt. Die meisten Geräte können, wenn es der Einsatzfall erfordert, auch in Wärmeklasse H geliefert werden. 6. Elektrischer Anschluss 6.1 Spannungs- und Stromangaben Je nach Ausführung des Betätigungsmagneten als Gleichstrom-, Wechselstrom- oder Drehstrommagnet ist das Gerät an die dementsprechende Stromart anzuschließen. Im einzelnen sind die Vorschriften bezüglich des elektrischen Anschlusses im Geräteblatt oder in der Zeichnung zu beachten. Es bestehen verschiedene Anschlussmöglichkeiten, z. B. freie Drahtenden, Klemmen oder Steckeranschluss. Bei Geräten der Schutzklasse I ohne Schutzleiter ist die Schutzleiterverbindung nach VDE 0100 Punkt 3.5 vom Anwender sicherzustellen. Die Vorzugs-Nennspannung ist den Geräteblättern zu entnehmen. Die dauernd zulässige Spannungsänderung am Anschluss des eingeschalteten Geräts beträgt +10% bis 10% der Nennspannung. 6.2 Gleichrichter Betätigungsmagnete für Gleichstrom sind über Gleichrichter oder Trafogleichrichter direkt an Wechselstrom anzuschließen. KENDRION bietet Gleichrichter mit Einweg- und/oder Brückengleichrichtung und Trafogleichrichtung an. (Bitte Rückfrage). 6.3 Elektrische Schaltung Bei wechselstromseitigem Schalten der Betätigungsmagnete (Bild 4) ist der Ausschaltverzug beim Ausschalten zu beachten. Bei gleichstromseitigem Schalten (Bild 5) tritt nur ein geringer Ausschaltverzug auf, der allerdings zu einer sehr kurzzeitigen Überspannung führt. Zur Vermeidung unzulässig hoher Überspannungen müssen vom Anwender geeignete Schutzmaßnahmen und Beschaltungsglieder vorgesehen werden. KENDRION bietet geeignete Beschaltungsglieder an (Bitte Rückfrage) Schutzmaßnahmen gegen Abschalt-Spannungsspitzen Durch Umsetzen der beim gleichstromseitigen Ausschalten vorhandenen hohen Ausschaltenergie, in eine für Betätigungsmagnet, Gleichrichter und Schalter unschädliche Form, ist eine sichere und unproblematische Schaltung gewährleistet. Als Schutzmittel kommen ohmsche Widerstände, Kondensatoren, Varistoren, Dioden, Zenerdioden usw. in Frage. Dabei stehen die Werte des ohmschen Widerstandes R und der Abschalt-Spannungsspitze in umgekehrtem Verhältnis zueinander. Mit zunehmendem R verringert sich die Abschaltzeit. Ein Wert von R = 7 R m hat sich als sinnvoll erwiesen. Der Verlauf des Stromabfalls ist bei der Maßnahme gemäß Bild 6 dann am langsamsten, wenn nur ein Überspannungsschutz mit Diode parallel zum Betätigungsmagneten realisiert wird. Höhere Werte von ohmschen Widerständen führen hingegen zu einer starken Verkürzung des Ausschaltvorganges. Bild 8 macht deutlich, dass bei höheren zugelassenen Spannungsspitzen (entsprechend der Zenerspannung der Zenerdiode) der Ausschaltverzug des Magneten geringer wird. Wie schon erwähnt, gefährden die Abschalt- Spannungsspitzen beim gleichstromseitigen Ausschalten nicht nur das zu schaltende Gerät, sondern auch den Schalter selbst. Die Bilder 9 und 10 zeigen zwei Möglichkeiten des Überspannungsschutzes am Schalter. Bild 6 D = Diode R = ohmscher Widerstand U I 0 = R M (R + R M ) t I = I 0 e - L M Bild 7 Überspannungsschutz des Magneten und des Schaltkontaktes mit Diode und ohmschen Widerstand L M = Induktivität des Magneten M R M = ohmscher Widerstand des Magneten M 9

10 Bild 8 Überspannungsschutz des Magneten mit Diode und Zenerdiode D Z = Zenerdiode U Z = Zenerspannung U = Anschlussspannung des Magneten Maßnahmen zur Verkürzung der Anzugszeit, zur Hubkrafterhöhung während der Anzugsphase und zur Reduzierung der Leistungsaufnahme Bei besonderen Forderungen, wie Verkürzung der Anzugszeit, Erhöhung der Hubkraft während der Anzugsphase oder Reduzierung der Leistungsaufnahme, stehen bei Betätigungsmagneten folgende Möglichkeiten zur Verfügung Schnellerregung und Übererregung zur Verkürzung der Anzugszeit t 1 Dabei ist entweder die für den Stromanstieg entscheidende Zeitkonstante zu verringern (Schnellerregung) oder bei gleicher Zeitkonstante der Quotient zu vergrößern (Übererregung). L M Schnellerregung: T = R V + R M Übererregung: U RM Übererregung zur Haltekrafterhöhung Bei besondern Forderungen hinsichtlich einer erhöhten Hubkraft beim Durchfahren des Hubes (während des Anzugsvorganges) bietet sich die bereits erwähnte Übererregung an. KENDRION bietet dazu passende Übererregungsgleichrichter an, die in der Lage sind, über die Dauer der Anzugszeit den Betätigungsmagneten mit einer Überspannung zu versorgen, die neben der Verkürzung der Anzugszeit auf 30% bis 40% des Normalwertes eine Erhöhung der Hubkraft während des Anzugsvorganges bis zum zweifachen Wert (für Geräte mit 100% ED) ergibt (Bild 12). Es ist dafür gesorgt, dass der KENDRION-Einphasen-Übererregunsgleichrichter nach der Anzugsphase automatisch von der Übererregungsspannung auf die Normalspannung umschaltet. Die erhöhte Leistungsaufnahme während der kurzen Zeit der Übererregung wird im Normalfall ohne weiteres vom Betätigungsmagneten verkraftet. Bild 9 Überspannungsschutz des Schalters mit Diode und ohmschem Widerstand R V R M L M U = Vorwiderstand = ohmscher Widerstand des Magneten = Induktivität des Magneten = Anschlussspannung des Magneten M Bild 10 Überspannungsschutz des Schalters mit Kondensator und ohmschem Widerstand R s = ohmscher Widerstand C = Kondensator D = Diode R M = ohmscher Widerstand des Magneten Bei der Schnellerregung wird durch Vorschalten eines ohmschen Widerstandes zum Magneten der Gesamtwiderstand vergrößert und die Zeitkonstante verringert. Bei der Übererregung wird an den Magneten ein Mehrfaches der Nennspannung angelegt und dadurch, bei gleicher Zeitkonstante T wie bei Anschluss an Nennspannung, eine Einschaltverkürzung erreicht. Bild 11 veranschaulicht den Einfluss der Schnell- bzw. Übererregung auf die Anzugszeit t 1. Die angegebenen Werte sind Richtwerte. Bild 12 Einfluss der Übererregung auf die Kennlinie des Magneten. a = Kennlinie bei Normalerregung b = Haltekraft bei Normalerregnung c = Kennlinie mit Übererregungsgleichrichter W 1 = Hubarbeit normal W 2 = Hubarbeit zusätzlich durch Übererregung gewonnen F M = Magnetkraft s = Magnethub Bild 11 Verkürzung der Anzugszeit durch Schnellerregung a und Übererregung b t 1N U N = Einschaltzeit ohne verkürzende Einflüsse = Nennspannung des Magneten 10

11 Sparschaltung zur Reduzierung der Leistungsaufnahme Nicht immer wird eine Hubkrafterhöhung während der Anzugsphase angestrebt werden (siehe ). Es sind Anwendungsfälle bekannt, in denen die erreichte Haltekraft am Ende des Anzugsvorganges eine Reduzierung der Leistungsaufnahme und damit auch der Erwärmung des Betätigungsmagneten zulässt. Bild 13 zeigt eine solche Sparschaltung, bei der nach Erreichen der Hubendlage durch Öffnen eines Schalters ein Vorwiderstand mit dem Betätigungsmagneten in Reihe geschaltet wird, der während der Anzugsphase durch den Schalter kurzgeschlossen war. Dabei bestehen folgende Bezeichnungen: Anker in Hubanfangslage und während der Anzugszeit P 1 = U I 1 = I 2 1 R M Anker in der Hubendlage bei der Leistungsreduzierung P 2 = U I 2 = I 2 2 (R M + R V ) U R M I 2 = = I 1 R M + R V R M + R V P 1 = Eingangsleistung s 1 R M = Widerstand der Erregerwicklung R V = Vorwiderstand R V kann mit dem ein- bis zweifachen Wert des Magnetwiderstandes ausgelegt werden. (Der genaue Wert muss experimentell ermittelt werden.) Bild 14 zeigt den Magnetkraftverlauf bei verschiedenen Eingangsleistungen. 6.4 Eingangsleistung und Umgebungstemperatur Die in den Geräteblättern angegebenen Werte für die Eingangsleistung sind bei 20 C ermittelt worden. Die so ausgelegten Erregerwicklungen können jedoch bis 40 C Umgebungstemperatur betrieben werden. Dabei wird die für den verwendeten Isolierstoff nach DIN VDE 0580 Punkt 3.3 Tabelle 1 höchstzulässige Dauertem-peratur erreicht, aber nicht überschritten. Die Listenwerte der Magnetkraft und Hubarbeit werden im betriebswarmen Zustand und bei 90% der Nennspannung erreicht. Als Temperatur des betriebswarmen Zustands gilt die Temperatur bei Betrieb mit Listendaten, vermehrt um die Bezugstemperatur von +40 C (Umgebungstemperatur). Ist die Umgebungstemperatur höher als 40 C, muss die Eingangsleistung reduziert werden. Dadurch verringert sich auch die Hubarbeit. Das gilt unter Umständen auch dann, wenn der Magnet an Maschinenteile angebaut wird, die im Betrieb höherer Temperaturen als 40 C erreichen. Die Verringerung der Eingangsleistung kann durch besondere Auslegung der Erregerwicklung oder durch Betrieb des Magneten mit geringerer Spannung erfolgen. Die Nennspannung, Nenneingangsleistung und Nennhubarbeit in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur bei Betätigungsmagneten für Gleichstrom zeigt Bild 15. Umgebungstemperaturen als 40 C arbeiten muss. Kurve 3 gibt die Hubarbeit des Magneten bei einer der Umgebungstemperatur angepassten Eingangsleistung an. Bei garantierter Umgebungstemperatur unter 40 C kann die Eingangsleistung und damit auch die Hubarbeit höher sein als der entsprechende Nennwert. 6.5 Schaltvorgänge bei Betätigungsmagneten für Gleichstrom Die Oszillogramme der Bilder 16 und 17 zeigen die typischen Strom-, Spannungs-, und Magnethubverläufe eines Betätigungsmagneten für Gleichstrom in Abhängigkeit von der Zeit t während des Einschaltund Ausschaltvorganges. Das unterschiedliche Ausschaltverhalten bei gleichstrom- und wechselstromseitigem Schalten wird durch den Vergleich der beiden Oszillogramme deutlich. Die in den Geräteblättern angegeben Anzugszeiten werden sicher erreicht bei 70% der Nennmagnetkraft, betriebswarmem Magnet bei Nennspannung. Bild 16 Gleichstromseitiges Schalten: Einschalt- und Ausschaltvorgang Bild 13 Sparschaltung M Bild 14 Magnetkraftverlauf und Haltekräfte bei verschiedenen Eingangsleistungen P. Bild 15 Betriebsarten für Gleichstrom-Betätigungsmagnete in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur 13 = Umgebungstemperatur U N = Nennspannung W N = Nennhubarbeit = Nenneingangsleistung P N Kurve 1 stellt diejenige Spannung (in %) in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur dar, mit der ein Magnet betrieben werden darf, wenn seine Erregerwicklung für normale Umgebungstemperaturen ausgelegt ist (Werte in Geräteblättern). Kurve 2 zeigt die zulässige Eingangsleistung in % der Listenwerte, wenn der Magnet bei anderen Bild 17 Wechselstromseitiges Schalten: Einschalt- und Ausschaltvorgang ED = Einschaltdauer I = Strom U = Spannung s = Magnethub t = Zeit t 1 = Anzugszeit t 11 = Ansprechverzug t 12 = Hubzeit t 2 = Abfallzeit t 21 = Abfallverzug (Klebezeit) t 22 = Rücklaufzeit 11

12 Ansprechverzug t 11 : Die Zeit vom Einschalten des Erregerstromes bis zum Beginn der Ankerbewegung Hubzeit t 12 : Die Zeit vom Beginn der Ankerbewebung aus der Hubanfangslage bis zum Erreichen der Hubendlage Abfallverzug (Klebezeit) t 21 : Die Zeit vom Ausschalten des Erregerstromes bis zum Beginn der Rücklaufbewegung des Ankers Rücklaufzeit t 22 : Die Zeit vom Beginn der Rücklaufbewegung des Ankers bis zum Erreichen der Hubanfangslage 7. SI-Einheiten und Formelzeichen Die in den Geräteblättern und in den technischen Erläuterungen berwendetetn Formelzeichen und SI- Einheiten entsprechen DIN Die für die Auslegung und Berechnung der Geräte wichtigsten Größen sind der Übersicht Gebräuchliche Formelzeichen und SI-Einheiten (Seite 23 Punkt 18) zu entnehmen. 8. Prüfung der Betätigungsmagnete 8.1 Prüfspannung Sämtliche KENDRION-Betätigungsmagnete werden vor Auslieferung auf Spannungsfestigkeit geprüft. Dabei gelten die Prüfspannungen nach DIN VDE 0580 Punkt Wiederholte Spannungsprüfung Die bei der Stückprüfung durchgeführte Spannungsprüfung soll nach Möglichkeit nicht wiederholt werden. Wird jedoch eine 2. Prüfung verlangt, so darf diese nur mit 80% der Prüfspannungen erfolgen. 9. Elektromagnetische Zeitkonstante ( ) und Induktivitäten ( L ) Zur Bestimmung der Induktivitäten der Gleichstrom- Hubmagnete sind in den Datenblättern die elektromagnetischen Zeitkonstanten (ms) in Hubanfangslage und in der Hubendlage angegeben. Mit diesen Zeitkonstanten können für die verschiedenen Einschaltdauern und Nennspannungen die Induktivität nach folgendem Beispiel berechnet werden: Gegeben: Magnettyp LHS ED=100% Nennspannung = 24 VDC Gesucht: Lösung: Induktivität L HA (H) in Hubanfangslage des Ankers Induktivität L HE (H) in Hubendlage des Ankers Eingangsleistung aus Datenblatt P 20 = 26W Aus der Eingangsleistung ergibt sich nach dem Ohmschen Gesetz der Widerstand der Erregerwicklung: R = U = 24 [V] = 22 Ω 26[W] P 20 Induktivität in Hubanfangslage L HA = HA R = 4[ms] [Ω] = 88mH Induktivität in Hubendlage -3 L HE = HE R = 4,3 [ms] [Ω] = 95mH Die Zeitkonstante muß mit der Einheit ms eingesetzt - 3 werden, bei Einheit s muß mit dem Faktor 10 multipliziert werden 10. Betriebsbedingungen AC und DC-Hubmagnete sind für folgende Betriebsbedingungen ausgelegt: 10.1 Die Umgebungstemperatur beträgt 35 C, die untere Grenze ist 5 C Die relative Luftfeuchte ist abhängig von der Umgebungstemperatur. Bei 35 C ist der Richtwert ca. 50 %, bei niederen Temperaturen darf die Luftfeuchtigkeit höher sein. Kondenswasserbildung beachten Bei Inbetriebnahme der Geräte sind die Einbaurichtlinien zu beachten. 11. Lebensdauer Die Geräte-Lebensdauer und die dazugehörigen Verschleißteile sind von den äußeren Gegebenheiten, wie Einbaulage, Belastung, etc., abhängig. 12. Hinweise für Gleich- u. Wechselstrom- Hubmagnete 12.1 Einbaulage Der Magnetanker ist mit dem formschlüssigen Gegenstück beweglich und mit ausreichend Spiel zu verbinden Arbeitslage Gleichstrom-Hubmagnete können in beliebiger Einbaulage eingesetzt werden, die Kraftabnahme erfolgt vorzugsweise in axialer Richtung Inbetriebnahme Die Anschlussspannung muss mit der Nennspannung auf dem Leistungsschild übereinstimmen. Der Anwender hat die in der DIN VDE 0580/ beschriebenen Hinweise und Anforderungen zu beachten. Schalthäufigkeit Z Rel. ED 100% Max. Stromlose Einschaltdauer Pause s s beliebig beliebig Rel. ED 40% Max. Stromlose Einschaltdauer Pause s s ,8 7,2 2,4 3,6 1,2 1,8 0,4 0,6 Rel. ED 25% Max. Stromlose Einschaltdauer Pause s s ,5 22, ,5 4,5 0,75 2,25 0,25 0,75 Tab Externe Kräfte Es ist darauf zu achten, daß die Magnetkräfte grundsätzlich größer der externen Kräfte sind (evtl. Anpassung der Kennlinie) Schutzbeschaltung mittles Sicherung Die Stromaufnahme [A] errechnet sich nach dem Ohmschen Gesetz P= U I P N IN = [A] U N P N = Nennleistung (W), U N = Nennspannung (V) daraus folgt: Auswahl der Sicherung nach Höhe der Stromstärke. 12

13 12.6 Veränderungen am Magnet Veränderungen jeglicher Art können zum Funktionsausfall führen. Eine Garantieübernahme wird in diesem Fall abgelehnt Niederspannungsrichlinie und VDE Elektromagnete dieses Produktbereichs werden der Niederspannungsrichtlinie 73/23 EWG zugeordnet. Die Magnete werden nach DIN VDE 0580/ gefertigt und geprüft. 13. Bestellangaben für Gleich- u. Wechselstrom-Hubmagnete (siehe hierzu techn. Datenblatt) grundsätzlich gilt: a)typ b)spannung in VAC oder VDC c) Hub s [mm],magnetkraft F [N] Charakteristik Magnetkraft-Kennline d)relative Einschaltdauer (% ED) oder Einschaltzeit und Ausschaltzeit [ms/s] e)anzahl der Schaltungen f) Abmessungen des vorhandenen Einbauraums g)bekannte Betriebsbedingungen h)angabe über Schutzart IP.. (Staubschutz, Wasserschutz). Beschaltungsempfehlungen für den Betrieb von Elektromagneten der Firma Kendrion Magnettechnik entsprechend dem Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit von Geräten (EMVG). Die elektromagnetische Verträglichkeit muss nach dem EMVG bezüglich der Störunempfindlichkeit gegen von außen einwirkende elektromagnetische Felder und leitungsgebundene Störungen sichergestellt werden. Darüber hinaus muss die Aussendung elektromagnetischer Felder und leitungsgebundener Störungen beim Betrieb des Geräts limitiert werden. Aufgrund der von Beschaltung und Betrieb abhängigen Eigenschaften der elektromagnetischen Geräte ist eine Konformitätserklärung zur Einhaltung der entsprechenden EMV-Normen nur im Zusammenhang mit der Beschaltung möglich, für die die einzelnen Geräte jedoch nicht. Deshalb werden Beschaltungsempfehlungen für die Einhaltung der Normen gegeben. Soweit für das elektronische Zubehör keine gesonderten Angaben zur CE-Konformität in den Geräteblättern vorliegen, sind in den folgenden Abschnitten normkonforme Grenzwerte aufgelistet. Störunempfindlichkeit nach EN : EN Elektrostatische Entladungen: Alle elektromagnetischen Geräte entsprechen mindestens dem Schärfegrad 3 ohne zusätzliche Maßnahmen. Das elektronische Zubehör entspricht mindestens dem Schärfegrad 2. EN Elektromagnetische Felder: Alle elektromagnetischen Geräte entsprechen mindestens Schärfegrad 3 ohne zusätzliche Maßnahmen. Das elektronische Zubehör entspricht mindestens dem Schärfegrad 2. EN Transiente Störungen (Burst): Alle elektromagnetischen Geräte entsprechen mindestens Schärfegrad 3 ohne zusätzliche Maßnahmen. Das elektronische Zubehör entspricht mindestens dem Schärfegrad 2. Bei den Geräten C00, A00 und der Reihe können bei Schärfegrad 3 zeitlich begrenzte geringfügige Spannungserhöhungen auftreten, die jedoch keine Funktionsstörung zur Folge haben. EN Stoßspannungen: Alle elektromagnetischen Geräte entsprechen mindestens Schärfegrad 3 ohne zusätzliche Maßnahmen. Das elektronische Zubehör entspricht mindestens dem Schärfegrad 2. EN Magnetfelder mit energietechnischen Frequenzen, EN Impulsmagnetfelder, EN gedämpft schwingende Magnetfelder: Da die Arbeitsmagnetfelder der elektromagnetischen Geräte um ein Vielfaches stärker als die Störfelder sind, ergeben sich keine Funktionsbeeinflussungen. Die Geräte entsprechen mindestens Schärfegrad 4. Das elektronische Zubehör entspricht mindestens Schärfegrad 3. EN Spannungseinbrüche, Kurzzeitunterbrechungen und kurzzeitige Versorgungsspannungsschwankungen: a) Betätigungsmagnete und Hydraulik-Schaltventilmagnete, Elektro-Haftmagnete, Verriegelungsmagnete u.a. elektromagnetisch schließende Systeme: Die elektromagnetischen Geräte gehen bei Spannungsunterbrechungen spätestens nach den entsprechend DIN VDE 0580/ in den Geräteblättern angegebenen Schaltzeiten in den stromlosen Schaltzustand über, wobei die Schaltzeit von der Ansteuerung und den Netzverhältnissen (z. B. Generatorwirkung auslaufender Motoren) abhängig ist. Spannungsunterbrechungen oder -absenkungen mit kürzerer Zeitdauer als der Abfallverzugszeit nach DIN VDE 0580/ verursachen keine Ankerbewegung. Die Abfallverzugszeit wird jedoch durch das Gerät und die jeweilige Gegenkraft bestimmt. Generell können Spannungsabsenkungen unter die dauerhaft zulässige Toleranzgrenze eine Verringerung der Haltekraft unter die Nennwerte hervorrufen. Der Anwender hat sicherzustellen, dass Folgeschäden durch das spannungsbedingte Absinken der Haltekraft bzw. Abfallen der Magnete vermieden werden. Die Funktionsfähigkeit des elektromagnetischen Geräts und des elektronischen Zubehörs bleibt erhalten, wenn o. g. Folgeschäden vermieden werden. b) Proportional- und Schwingmagnete: Spannungsschwankungen und -unterbrechungen können zu Abweichungen der Schwingamplitude bzw. der Ankerposition führen, soweit sie nicht durch vorgeschaltete Regler ausgeregelt werden können. Die Phasenanschnittsteuerung arbeitet nicht als Regler. Inwieweit die Stromregler und Spannungsschwankungen ausregeln können, hängt vom verwendeten Magneten, dem momentanen Sollwert und der Höhe des Spannungseinbruchs ab. Folgeschäden wie unter a) sind durch den Anwender auf geeignete Weise zu verhindern. c) Verriegelungsmagnete, Permanent-Elektrohaftmagnete, u. a. elektromagnetisch öffnende Systeme: Kurzzeitige Spannungsunterbrechungen und -absenkungen können sich funktionsbedingt nur auf die Entriegelung oder Öffnung auswirken. Die Funktion kann zeitweise nicht ausführbar sein. Der Anwender hat sicherzustellen, dass Folgeschäden nicht entstehen können. Wird die Öffnungsfunktion dauerhaft ausgeführt, kann der Magnet wie unter a) genannt in den stromlosen Zustand übergehen. Der Anwender hat Folgeschäden in geeigneter Weise zu vermeiden. Funkentstörung nach EN : Die elektromagnetischen Geräte und das elektronische Zubehör sind der Gruppe 1 nach EN zugehörig. Das Störverhalten ist nach feldgebundener Störstrahlung und leitungsgebundener Störspannung zu unterscheiden. a) Funkstörstrahlung: Bei Betrieb mit Gleichspannung bzw. gleichgerichteter 50/60 Hz-Wechselspannung entsprechen alle Geräte den Grenzwerten der Klasse B. Das elektronische Zubehör entspricht mindestens der Klasse A. b) Funkstörspannung: Bei Betrieb mit Gleichspannung entsprechen die elektromagnetischen Geräte mindestens den Grenzwerten der Klasse A. Bei Betrieb mit den elektronischen Geräten , und ist mit geglätteter Gleichspannung (Restwelligkeit < 10%) zu arbeiten. Es wird empfohlen, Kondensatoren mit einer Kapazität von mindestens 2200 µf/adc und einer Nennspannung von 40 V bei 24 VDC bzw. 25 V bei 12 VDC zu verwenden. Sie sind möglichst nahe am Verbraucher zu installieren. Werden die Geräte mit dem elektronischen Zubehör an 50/60 Hz-Wechselstromnetzen betrieben, sind zur Erreichung der Grenzwerte der Klasse A 13

14 zusätzliche Entstörungsmaßnahmen nach Bild 18 notwendig. Bild 18 Funkentstörung Es wird die Verwendung von Entstörkondensatoren bzw. Entstörgliedern empfohlen, deren Dimensionierung von den elektrischen Anschlussdaten der elektromagnetischen Geräte und auch von den Netzverhältnissen abhängig ist. Die Entstörung ist nahe am Verbraucher zu installieren. Störungen beim Schalten der elektromagnetischen Geräte sind generell durch die induktive Last bedingt. Je nach Erfordernis kann eine Abschaltspannungsbegrenzung durch antiparallele Dioden oder Bauelemente zur Spannungsbegrenzung, wie Varistoren, Transildioden, WD-Glieder o. a. vorgesehen werden, die jedoch Einfluss auf die Schaltzeiten der Geräte hat. Entsprechende Beschaffungsmöglichkeiten sind den technischen Erläuterungen zu den Geräten zu entnehmen. 14. Schutzarten Schutzarten werden durch ein Kurzzeichen angegeben, das sich aus zwei stets gleichbleibenden Kennbuchstaben IP und zwei Kennziffern für den Schutzgrad zusammensetzt. Die angegebenen Schutzarten sind festgelegt nach IEC Sie gelten für den Schutz gegen Berührung, Fremdkörper und Feuchtigkeit. Die erste Kennziffer gilt für Schutzarten gegen Berührung und gegen Eindringen von Fremdkörpern. Die zweite Kennziffer gilt für Schutzarten gegen Eindringen von Wasser. Die einzelnen Schutzarten können nachfolgender Tabelle entnommen werden. Weicht die Schutzart z. B. des elektrischen Anschlusses von der des Magneten ab, so wird die Schutzarte des Anschlusses gesondert angegeben z. B. Gehäuse IP 54, Klemmen IP Kennziffer-Code Berührungs- und Fremdkörperschutz 0 kein Schutz 1 Schutz gegen große Fremdkörper 2 Schutz gegen mittelgroße Fremdkörper 3 Schutz gegen kleine Fremdkörper 4 Schutz gegen kornförmige Fremdkörper 5 Schutz gegen Staubablagerung 6 Schutz gegen Staubeintritt 2. Kennziffer-Code Wasserschutz 0 kein Schutz 1 Schutz gegen senkrecht fallendes Tropfwasser 2 Schutz gegen schräg fallendes Tropfwasser 3 Schutz gegen Sprühwasser 4 Schutz gegen Spritzwasser 5 Schutz gegen Strahlwasser 6 Schutz gegen Überfluten 7 Schutz beim Eintauchen 8 Schutz beim Untertauchen 14

15 15. Technische Erläuterungen zu Permanent-Elektro-Haftmagneten, Elektro-Haftmagneten und Verriegelungsmagneten Permanent-Elektro-Haftmagnete Geräte mit einem permanentmagnetischen Haftsystem, ohne Anker, d. h. mit magnetisch offenem Kreis, zum Halten ferromagnetischer Werkstücke sowie mit einer Erregerwicklung, die in eingeschaltetem Zustand das Permanentmagnetfeld an der Haftfläche neutralisiert und das Abnehmen der Werkstücke ermöglicht. Elektro-Haftmagnete Geräte mit einem elektromagnetischen Haftsystem, ohne Anker, d. h. mit magnetisch offenem Kreis, zum Halten ferromagnetischer Werkstücke. Ferromagnetisch Magnetische Eigenschaften von Stoffen mit einer Permeabilität µr» 1. Offener Magnetkreis Die Gesamtheit der vom Magnetfluss φ durchsetzten Teile des Haftmagneten, die durch das Werkstück (Anker) ergänzt wird. Magnetpole N (Nord) S (Süd) Die Stellen, an denen der magnetische Fluss aus dem Haftmagneten aus- bzw. eintritt. Haftkraft F H Die zum Abreißen eines Werkstückes erforderliche Kraft senkrecht zur Haftfläche bei eingeschaltetem Gerät. Die Angaben in den Geräteblättern beziehen sich auf die gesamte Haftfläche. Verschiebekraft F V Die zum Verschieben eines Werkstückes parallel zur Haftfläche erforderliche Kraft bei eingeschaltetem Gerät. Sie beträgt ja nach Beschaffenheit der Werkstückoberfläche % von F H. Luftspalt δ L Der mittlere Abstand zwischen der Haftfläche des Magneten und der Werkstückauflagefläche. Form und Rauhigkeit der einander zugewandten Flächen sowie dazwischenliegende unmagnetische Substanzen (z. B. galvanische Überzüge, Lack, Zunder) bilden seine Größe. Remanenz Die zwischen Haftmagnet und Werkstück verbleibende Haftkraft bei ausgeschaltetem Gerät ohne Umpolung. Sie beträgt je nach Werkstück zwischen 20 und 40% von F H. Umpolung Abbau der zwischen Haftfläche und Werkstück verbleibenden Remanenz durch einen zeit- oder stromdosierten Gegenimpuls. Bei Typ wird der Anker durch einen federnden Abdrückbolzen frei. Entmagnetisierung Die Verminderung der Feldstärke H im Werkstück. Sie erfolgt polaritätswechselnd mit abnehmender Amplitude. Eingangsleistung P N (Nenneingangsleistung) Die vom Hersteller angegebene Leistungsaufnahme bei Nennstrom. Relative Einschaltdauer ED Das Verhältnis Einschaltdauer zur Spieldauer, z. B. in Prozenten ausgedrückt (%ED). Normalerweise sind die Elektrohaftmagnete für 100% ED ausgelegt. Betriebswarmer Zustand Die nach VDE 0580 ermittelte Übertemperatur, vermehrt um die Bezugstemperatur. Wenn nichts anderes angegeben ist, gilt die Bezugstemperatur 35º C. Isolierstoffklasse Die Zuordnung der Wicklungsisolation zu einer bestimmten Grenztemperatur. Vorzugs-Nennspannung Die Nennspannung, mit der die Geräte meistens lagermäßig geführt werden. Schutzart Die Bezeichnung für die Art der Abschirmung des Gerätes gegen äußere Einflüsse. a offener magnetischer Kreis A 1 /A 2 magnetische Haftfläche c Werkstück N, S Magnetpole δ L Luftspalt F H Haftkraft F V Verschiebekraft D optimale Werkstückdichte Magnetischer Kraftfluss φ Jeder Permanent- Elektro- oder Elektro-Haftmagnet erzeugt auf der Haftfläche zwischen den Nord- und Südpolen ein Magnetfeld. Durch die Belegung mit Werkstücken wird der offene magnetische Kreis geschlossen und es verstärkt sich der nutzbare magnetische Kraftfluss φ. Die Anzahl der Kraftlinien, die pro cm 2 eine beliebige Fläche A senkrecht durchdringen, ist die Flussdichte oder die magnetische Induktion B. φ= B A Je größer der magnetische Kraftfluss φ bei gleichbleibender Haftfläche ist, der das Werkstück durchdringt, oder je größer die magnetische Induktion B ist, desto höher ist die Haftkraft F H. ( ) B 2 F H = (A 1 + A 2 ) 5000 Sie wird durch den ungünstigen Widerstand im magnetischen Kreis bestimmt. Somit ist die maximal erreichbare Haftkraft eines Werkstückes abhängig von: 1. der Größe seiner Auflagefläche 2. seinen Werkstoffeigenschaften 3. der Rauhigkeit seiner Auflagefläche 4. der prozentualen Belegung der magnetischen Haftfläche 5. dem Luftspalt δ L Werkstück und Auflagefläche Die Auflagefläche ist die Kontaktfläche, mit der das Werkstück auf dem Haftmagneten aufliegt. Sie entspricht nicht immer der Werkstückgröße. Die Haftkraft pro Flächeneinheit eines Haftmagneten ist über der gesamten Haftfläche annähernd gleich. Das Werkstück bestimmt vor allem durch die Größe seiner Auflagefläche die maximal erreichbare Haftkraft. Bild 1 15

16 Werkstück und Werkstoff Die Bauteile der Haftmagnete, die den magnetischen Kraftfluss führen, sind aus Weicheisen hoher Permeabilität. Durch die gute magnetische Leitfähigkeit dieser Teile ist die maximal erreichbare Haftkraft u. a. von der Permeabilität des Werkstückes abhängig. Die Werkstoffe sind in ihrem Gefügeaufbau und ihrer Zusammensetzung unterschiedlich. Beimengungen von Kohlenstoff, Chrom, Nickel, Mangan, Molybdän, Kupfer usw. vermindern die magnetische Leitfähigkeit. Zusätzlich tritt eine Haftkraftverminderung bei gehärteten Werkstücken ein. Je höher der Härtegrad ist, desto ungünstiger ist die magnetische Leitfähigkeit (Bild 2). Die Kurven in Bild 3 zeigen, dass bei einer bestimmten Feldstärke H, die durch den Haftmagneten gegeben ist, die erreichbare Induktion für die verschiedenen Werkstoffe unterschiedlich ist. B = f (H) Werkstücke mit verschiedenen magnetischen Kennlinien ergeben bei gleichem Haftmagneten unterschiedliche Haftkräfte. Dabei ist die Sättigungsinduktion eines Werkstoffes mitbestimmend für die obere Grenze der erreichbaren Haftkraft. Bild 2 Abhängigkeit der Haftkraft vom Werkstoff. Technisch reines Eisen ist mit dem Korrekturfaktor f W = 1 eingesetzt. a Armco e GT b St37 f 20 Mn Cr 5 c St60 g GG d GS h HSS (Rc 64) Bild 3 Magnetisierungskurve gebräuchlicher Werkstoffe. a Armco e GT b St37 f GG c St60 g HSS (Rc 64) d GS H magnetische Feldstärke (A/cm) B Induktion (T Tesla) Werkstück und Rauhigkeit Werkstücke, die magnetisch gehalten werden sollen, sind selten 100prozentig plan. Ursachen hierfür sind z. B. Materialverformung bei der Vorfertigung, Grate an den Werkstückkanten, Unebenheiten und Lunker bei Gussteilen und die Rauhigkeit durch Zerspanung bei der Vorbearbeitung. Durch die ungenügende Auflage eines Werkstückes auf dem Haftmagneten entstehen Luftspalte, durch die eine größere Haftkraftreduzierung eintreten kann. Der Luftspalt δ L besitzt die Permeabilität µ =1. Sein Einfluss ist in Bild 5 dargestellt. Berücksichtigt man die Größe des Luftspaltes und den Werkstoffeinfluss des Werkstückes, so ergeben sich Kurven nach Bild 6. Bild 4 Abhängigkeit der Haftkraft F H von der Oberflächengüte (Luftspalt δ L ) durch den mittleren Korrekturfaktor f δ (Rauhigkeitsgrad nach DIN). Bild 5 Relative Haftkraft F H in Abhängigkeit vom Luftspalt δ L. Bild 6 Einfluss des Werkstoffes und des Luftspaltes δ L auf die Haltekraft F H a Armco e G b St37 f GG c St60 g HSS (Rc 64) d GS Berechnungshinweise Die Werkstücke tragen durch ihre Beschaffenheit und Form sowie durch ihre magnetischen Eigenschaften wesentlich zur maximal erreichbaren Haftkraft F H max bei. Das bedeutet, dass nach Auswahl des Haftmagneten die maximale Haftkraft bei verschiedenen Werkstücken unterschiedlich ist. Errechnung des Korrekturfaktors f d aus vorhandener Werkstückdicke d und optimaler Werkstoffdicke D : Korrekturfaktor f d Werkstückdicke d (mm) = > max. = 1 Werkstückdicke D (mm) f d = d D 16

17 Die Werkstoffdicke D ist auf den Geräteblättern bei den Haftkraftkurven angegeben. Dickere Werkstücke erzielen keine Haftkraftsteigerung. Bei dünneren Werkstücken geht die Haftkraft annähernd linear zurück. Errechnung der max. Haftkraft F hmax bei 100% Belegung F hmax = F H fδ f w f d F H f δ f w f d Haftkraft in N Korrekturfaktor Luftspalt δ L Korrekturfaktor Werkstoff Korrekturfaktor Werkstückdicke Bei freier Auflage der Werkstücke und seitlicher Kraftbeanspruchung kann nur mit der Verschiebekraft F V gerechnet werden. F F H max V = 4 Reduzierung der Eingangsleistung P Die Reduzierung der Eingangsleistung kann ohne unnötigen Leistungsverbrauch durch primärseitiges Vorschalten eines Regeltrafos am Gleichrichter erfolgen. Durch die Spannungsreduzierung wird die Erwärmung der Haftmagnete reduziert. Durch die gleichzeitige Haftkraftreduzierung wird ein Verspannen oder gleichzeitiges Abheben mehrer dünner Werkstücke vermieden. Die Haftkraft F H der einzelnen Gerätearten reduziert sich entsprechend dem Haftkraftdiagramm Bild 7. Bild 7 Haftkraft F H in Abhängigkeit von der Eingangsspannung V, bezogen auf 100% Belegung der magnetischen Haftfläche. Befestigung und Gruppenanordnung Verwendung mehrerer Haftmagnete a) Jeder Haftmagnet muss beweglich befestigt sein, damit er sich mit unebenen Flächen anpassen kann (Bild 8). b) Jeder Haftmagnet soll federnd an einer Traverse hängen, damit bei unebenen Auflageflächen die Tragkraftdifferenz der einzelnen Magnete nicht zu groß ist und die Hubbeschleunigung gedämpft wird (Bild 9). Bild 8 Bild 9 Bild 8 Einzelbefestigung Bild 9 Idealbefestigung bei Gruppenanordnung. Die Flächenbestückung sollte nach einem Hilfsraster erfolgen (Bild 10). Zu beachten sind unter anderem: Plattenmaße max. und min., a x b (mm) Werkstückdicke d (mm) Plattengewicht max. und min. (kg) Werkstoff-Korrekturfaktor f W Oberflächenbeschaffenheit-Korrekturfaktor f δ Erreichbare Haftkraft pro Magnet F H (N) berücksichtigter Sicherheitsfaktor Hubbeschleunigung der Traverse v (m/s). Bild 10 Flächenraster zur Bestückung einer Traverse z. B. Flächentransport. Achtung: Für dünne Bleche werden Haftstäbe empfohlen. Bei Rundmagneten erfolgt durch konzentrische Polanordnung bereits bei geringem Blechüberhang am Rand und zum nächsten Magneten eine Durchbiegung, die einen Abrolleffekt erzeugt. Erwärmung Infolge der Eingangsleistung der Erregerwicklung tritt eine Erwärmung der Haftmagnete ein. Sie liegt je nach Bauart des Gerätes zwischen 20º und 40º C, ohne Wärmeabgabe an die Befestigung. Die Erwärmung liegt deshalb im praktischen Betrieb erheblich unter diesen Werten. Die Grenztemperatur der Erregerwicklung wird auch dann nicht erreicht, wenn bei der nach VDE festgelegten Raumtemperatur von 35º C die Betriebsspannung 10% über der Nennspannung liegt. Zusätzliche Wärmequellen können durch den Arbeitsprozess und die Umgebungsbedingungen auftreten. Wärmeausdehnung Durch die Erwärmung dehnen sich die Geräte räumlich aus. Die Längenausdehnung der aus magnetischen Weicheisen herausgestellten Teile der Elektro- Haftmagnete errechnet sich wie folgt: I t 11, I = I t α st I = Längenzunahme I = Gerätelänge t = Temperaturzunahme α st = linearer Wärmeausdehnungskoeffezient für Stahl Diese Veränderungen sind im wesentlichen bei großen Geräten und hohen Einbauanforderungen zu berücksichtigen. Anschluss und Schaltvorgang Die Geräte werden mit Gleichstrom betrieben. Sofern seine Welligkeit 50% nicht überschreitet, besteht kein wesentlicher Einfluss auf die Haftkraft. Es wird also keine besondere Glättung benötigt. Beim arbeiten mit Werkstücken, deren Dicke 1mm ist, ist eine feinere Siebung erforderlich, da sonst ein Vibrieren auftritt. Die in den Geräteblättern angegebene Leistungsaufnahme ist auf 20º C und Nennspannung bezogen. Die Anschlussmöglichkeiten der Geräte sind unterschiedlich, z. B. freie Drahtenden, offene Klemmen. 17

18 Es darf nur Gleichstrom in der auf den Geräten angegebenen Höhe angeschlossen werden. Beim Abschalten von Elektro-Haftmagnete-Gruppen können verhältnismäßig hohe Abschaltspannungsspitzen auftreten. Ihre Höhe hängt von der Gerätenennspannung und von der Öffnungszeit des Schalters S (Schütz) ab. Sie können bei 24V- max. 0,6 kv, bei 110V max. 2kV und bei 230 V max. 4 kv betragen. Diese Spannungsspitzen gefährden Halbleiterelemente und können zu ihrer Zerstörung führen. Sie können durch Parallelschalten eines Widerstandes vermindert werden. Der Strom geht dann über den Parallelwiderstand R par nach der Funktion R + R par L i = I e - t gegen Null. R par = Parallelwiderstand Damit ergibt sich für den zeitlichen Verlauf der Spannung u R + R par R par - t u = i R par = U e L R Der Spannungsspitzenwert verhält sich also zur Betriebsspannung wie der Parallelwiderstand zum Widerstand der Erregerwicklung. Die im Magnetkreis gespeicherte Energie wird im Parallelwiderstand in Wärme umgesetzt. In der Praxis wird der Parallelwiderstand mit dem fünffachen Wert des Widerstandes der Erregerwicklung vorgesehen. Bei Verwendung eines ohmschen Widerstandes erhöht sich die Eingangsleistung des Gerätes um die des Widerstandes. An Stelle eines ohmschen Widerstandes kann auch ein Zinkoxydvaristor verwendet werden. Fremdfelder Permanent-Elektro-Haftmagnete dürfen einem anderen starken Magnetfeld nicht ausgesetzt werden. Fremdwärme Die auftretende Fremdwärme inklusive Eigenerwärmung darf nicht dazu führen, dass Permanent-Elektro-Haftmagnete höher als 80º C (bzw. Elektro-Haftmagnete höher als 120º C) erhitzt werden. Anwender-Hinweis Bei punkt- oder linienförmigen Werkstückkontakten zur Erhöhung der Haft- oder Haltekraft Polschuh oder Polprismen verwenden. Auf einwandfreie Polflächenbeschaffenheit und Einsatztemperaturverhältnisse achten! Werden mehrere Haftsysteme gleichzeitig eingesetzt, so ist auf Bauhöhengleichheit zu achten und bei langen und dünnen Werkstücken ist die Durchbiegung zu berücksichtigen! Die Produkte sind gefertigt und geprüft nach DIN VDE 0580/ Technische Erläuterung zu Wurfvibratoren, Bogenvibratoren und Schwingmagneten Schwingmagnete sind Magnetsysteme, die periodische sinusförmige Schwingbewegungen ausführen. Das Funktionsprinzip beruht auf einem Zweimassenschwinger mit Netzfrequenz. Die Schwingfrequenz f ist die Frequenz mit der das Gerät schwingt. Im Normalfall ist die Antriebsfrequenz = Netzfrequenz. Unter maximaler Luftspalt a max versteht man beim Schwingmagneten den im Betrieb auftretenden mittleren Luftspalt, bei dem die zulässige Erwärmung der Erregerwicklung nicht überschritten wird. Vibratoren sind Schwinggeräte, die unabhängig von der Einbaulage schwingfähig sind. Mit Schwinghub s bezeichnet man beim Schwingmagneten die Differenz zwischen dem in Betrieb auftretenden Maximal- und Minimalwert des Luftspalts. Nutzhub, -seite, -gewicht, - masse beziehen sich auf den schwingfähigen Teil, mit dem ein Nutzeffekt erzielt wird. Freihub, -seite, -gewicht, - masse beziehen sich auf den nicht schwingfähigen Teil, mit dem kein Nutzeffekt erzielt wird. Das anzustrebende Belastungsgewicht ist bei Wurfvibratoren das Rinnengewicht, das den Einbau eines listenmäßigen Geräts möglich macht. Nennleistung P S (Nenneingangsleistung) ist die Leistungsaufnahme bei Nennstrom und Nennluftspalt. Vorzugsspannungen sind die Spannungen der listenmäßig geführten Geräte, z. B. 230 VAC, 50Hz. Bezugstemperatur ist die Beharrungstemperatur in stromlosen Zustand bei bestimmungsmäßiger Anwendung. (Zu beachten, wenn Schwinggeräte an andere Geräte mit einer von der Umgebungstemperatur abweichenden Temperatur angebaut werden!) Die Isolierstoffklasse gibt die Zuordnung der Wicklungsisolation zu einer bestimmten Grenztemperatur an. Schutzart ist die Bezeichnung für die Art der Abschirmung des Geräts gegen äußere Einflüsse, z. B. Gerät IP 40, Anschluss IP

19 Bauvorschriften Die Kendrion-Schwingmagnete und Vibratoren werden nach den DIN VDE-Bestimmungen 0580/ Bestimmungen für elektromagnetische Geräte gefertigt und geprüft. Die Schutzarten richten sich nach IEC und sind in den Datenblättern angegeben. CE Die elektromagnetischen Produkte der Kendrion Magnettechnik sind Komponenten für den Einbau und Betrieb in elektrischen Betriebsmitteln und Geräten. Sie unterliegen somit nicht der Niederspannungsrichtlinie 73/23/EWG. Die Einhaltung der EMV-Richtlinie 89/336/EWG ist mit entsprechenden Schaltgeräten bzw. Ansteuerungen vom Anwender sicherzustellen. Bei Verwendung des empfohlenen KENDRION-Zubehörs ist die Einhaltung der EMV- Richtlinien aus den jeweiligen Datenblättern ersichtlich. Bauformen Schwingmagnete, Rüttelantriebe Gerätetypen OSR (Bild 1) Das Magnetsystem des Schwingmagneten ist in einem Kunststoffgehäuse eingegossen. Es besteht aus zwei Erregerwicklungen und den beiden Magnetkörperhälften, die an ihrer Unterseite durch einen Permanentmagneten verbunden sind. Der magnetische Kreis wird durch den zu beschwingenden Körper, der den Anker darstellt, über den Luftspalt geschlossen. Besteht der zu beschwingende Körper aus nichtmagnetischem Material, muss eine entsprechende Ankerplatte angebracht werden. Durch den in dem Magnetkörper eingebauten Permanentmagneten ist das System vormagnetisiert und es entsteht zwischen Magnetkörper und Anker eine konstante Zugkraft. Wird an die Erregerwicklung eine Wechselspannung gelegt, so überlagert die Kraftwirkung des elektromagnetischen Wechselfeldes die Kraftwirkung des Permanentmagneten. Die Frequenz der resultierenden Kraft entspricht der Frequenz der angelegten Wechselspannung, die den Anker im gleichen Rhythmus bewegt. Um die gewünschte Schwingbewegung zu erreichen, muss die Nutzmasse, d. h. der zu beschwingende Körper, durch Schwingmetalle, Druckfedern oder Blattfedern schwingfähig an einer Grundplatte oder an einem Sockel befestigt sein (siehe Ausführung OSR501002). Vibratoren/Linearantriebe Gerätetypen OLV (Bild 2) Gerätesteckdose Gerätestecker Kalottenlager PE-Magnet Spule Feder Befestigungsflansch Anker Der Magnetkörper des Linearvibrators besteht aus einem runden Stahlgehäuse. Im Innern des Magnetkörpers befinden sich sie Erregerwicklung und der Anker, der über eine nichtmagnetische Welle zentrisch geführt wird und durch zwei Federn in der Mittellage gehalten wird. Durch einen Permanentmagneten mit Leitpolen, der zwischen den beiden Spulen der Erregerwicklung liegt, wird das System vormagnetisiert. Die dadurch auf den Anker wirkenden Kräfte gleichen sich durch die Anordnung der Leitpole aus. Wird an die Erregerwicklung eine Wechselspannung angelegt, so überlagert die Kraftwirkung des elektromagnetischen Wechselfeldes die Kraftwirkung des Permanentmagneten. Die Frequenz der resultierenden Kraft auf den Anker entspricht der Frequenz der angelegten Wechselspannung, die den Anker mit der Welle im gleichen Rhythmus linear bewegt. Der Linearvibrator kann als Schwingantrieb und mit einem Zusatzgewicht auf der Ankerwelle als Rüttler verwendet werden. Wurfvibratoren Gerätetyp OMW (Bild 3) Beim Wurfvibrator ist der Magnetkörper mit der Erregerwicklung auf einem Sockel befestigt. Darüber befindet sich die Ankerplatte, deren Polflächen durch einen Luftspalt getrennt, parallel zu denen des Magnetkörpers stehen. Die Ankerplatte und der Sockel sind durch schrägstehende Blattfedern (Neigung ca. 20 ) miteinander verbunden. Zwischen Anker und Magnetkörper besteht eine Zugkraft. Wird an die Erregerwicklung eine Wechselspannung gelegt, so überlagert die Kraftwirkung des elektromagnetischen Wechselfeldes die Kraftwirkung des Permanentmagneten bei OMW Die Frequenz der resultierenden Kraft entspricht der Frequenz der angelegten Wechselspannung, die den Anker im gleichen Rhythmus bewegt. Durch die schrägstehend angeordneten Blattfedern führt die Ankerplatte, mit der darauf befestigten Förderrinne, eine bogenförmige Schwingbewegung aus und transportiert Schüttgut in einer Richtung. Bei größeren oder relativ weit ausladenden Förderrinnen ist es besser anstatt eines großen Wurfvibrators mehrere kleinere einzusetzen. Bogenvibrator Gerätetypen OAB (Bild 4) Der Magnetkörper des Bogenvibrators besteht aus zwei Ringschalen, die die Erregerwicklung umschließen. Er ist fest mit dem Gerätesockel verbunden. Der Anker, bestehend aus zwei axial gegensinnig gepolten Rundpermanentmagneten und jeweils zwei Polscheiben, sitzt zwischen Blattfedern, die an zwei gegenüberliegenden Seiten des Gerätesockels befestigt sind. Durch die beiden Permanentmagnete ist das System vormagnetisiert. Im Ruhezustand befindet sich zwischen je zwei Polscheiben des Ankers ein Ringpol des Magnetkörpers. Wird an die Erregerwicklung eine Wechselspannung gelegt, ziehen sich jeweils die ungleichen Pole vom Anker und Magnetkörper an. Die Frequenz der bogenförmigen Ankerbewegung entspricht der Frequenz der angelegten Wechselspannung. 19

20 Der Bogenvibrator kann als Schwingantrieb und mit einem Zusatzgewicht auf der Ankerwelle als Rüttler verwendet werden. Bild 4 Bogenvibrator / OAB Magnetkörper 2 Erregerwicklung 3 Anker 4 Permanentmagnet 5 Feder 6 Gerätesockel Schwingmagnete Gerätetyp OAC... (Bild 5) Schwingmagnete werden vorwiegend in Feder- Masse-Systeme eingebaut, die stets die Resonanznähe des gesamten Schwingsystems (Antrieb und Nutzgerät) ausnützen. Mit den Schwingmagneten werden gerichtete, lineare Schwingbewegungen des Nutzgerätes erzeugt. Spule und Kern sind mit Gießharz vergossen, somit feuchtigkeits- und staubunempfindlich auch für den rauhen Betrieb gegeignet. Die Schwingungsrichtung wird durch die geometrische Anordnung der Federn erziehlt, so dass zur Förderung immer ein bestimmter Schwingungswinkel erforderlich ist. Die Nutzschwingweite entspricht dabei der doppelten Amplitude der Schwingfrequenz des Gesamtsystems. Magnetvibratoren sind über die Antriebsspannung stufenlos regelbar. Sie erreichen beim Einschalten sofort die volle Förderleistung, störende An- und Auslaufeffekte von Unwuchtantrieben entfallen! Dies ist besonders wichtig beim Dosieren, Abpacken, etc. Abstimmung a) Erläuterung der verwendeten Kurzzeichen f o = Eigenfrequenz Hz f a = Antriebsfrequenz = Netzfrequenz Hz c = Federkonstante N/mm c s = Federkonstante der Gummipuffer in Schubrichtung N/mm d = Federstärke mm m F = Gewicht der Freiseite der Zweimassenschwingers kg m N = Gewicht der Nutzseite des Zweimassenschwingers kg m R = resultierendes Gewicht m. m R = N m F m kg N + m F s F = Schwinghub der Freiseite mm s N = Schwinghub der Nutzseite mm s = Gesamtschwinghub s = s F + s N mm L = Luftspalt mm 1N = 0,102 kg b) Allgemein Sämtliche Vibratoren müssen aus Gründen der Hubstabilität verstimmt werden, d. h. die Eigenfrequenz f 0 des Gerätes darf nicht gleich der Antriebsfrequenz f a sein. In der Regel beträgt die Verstimmung 10-20%. Alle Vibratoren, die zu Förderzwecken verwendet werden, müssen unterkritisch abgestimmt werden, d. h. die Eigenfrequenz f 0 des Systems muss größer sein als die Antriebsfrequenz f a. Durch das aufgelegte Schüttgut wird die Resonanzkurve gedämpft (Bild 6). Sowohl bei unter- als auch überkritischer Abstimmung tritt eine Hubverkleinerung von a (A) nach b (B) auf. Bild 6: Schwinghub s in Abhängikeit vom Verhältnis Antriebsfrequenz f a zur Eigenfrequenz f 0. Hinweise: - Nach DIN VDE 0580/ ICS (gilt als Konformitätserklärung des Herstellers) - Richtlinie 98/37/EG und 73/23/EWG - CCC-Erklärung für China nicht erforderlich Konstruktionsänderungen vorbehalten 1 Abstimmung von 2 Massenschwingern Bei sämtlichen Vibratoren handelt es sich um Zweimassenschwinger, d. h. sowohl die Nutzmasse als auch die Freimasse führen Schwingbewegungen aus. Dies muß bei der Abstimmung berücksichtigt werden. Bei Schwinggeräten, bei denen eine Abstimmung durch eine entsprechende Auswahl von Ferdern erreicht werden kann, gilt für die Berechnung der erforderlichen Federkonstante: 2 f c = m 0 r wobei f % > f 25 a Das resultierende Gewicht m r setzt sich aus dem Gewicht der Nutzseite m N und dem Gewicht der Freiseite m F zusammen. m N m F m r = mn + m F Ist das Freigewicht wesentlich größer als das Nutzgewicht (Faktor 50), kann die benötigte Federkonstante wie folgt berechnet werden: 2 f 0 c = m N 25 f % > f a Bei Schwinggeräten mit vorgegebener Federbestückung kann die Abstimmung durch eine Anpassung des Nutzgewichtes erreicht werden. Es gilt: m c mf N = 2 f 0 mf -c 25 f % > f a Ist das Freigewicht wesentlich größer als das Nutzgewicht (Faktor 50), kann das Nutzgewicht wie folgt berechnet werden: m N = c 25 2 f 0 f % > f a Da das Nutz- bzw. das Freigewicht immer aus zwei Teilgewichten besteht, sind zur Berechnung dieser Gewichte bzw. der Auflagegewichte die am Gerät befindlichen Teilgewichte (m Anker und m Magnetkörper ) in Tabelle 1 aufgeführt. m N = m Anker + m Auflage m F = m Magnetkörper + m Anbau Die Hübe der einzelnen Seiten verhalten sich umgekehrt wie ihre Gewichte. s N s F = m F m N Damit bei Schwingantrieben ein günstiger Nutzhub erzielt wird, sollte das Verhältnis von Freigewicht >12 sein. Nutzgewicht 20